稳定性约束下的多行星系统表征
地球与行星天体物理
2020-12-23 v2
摘要
许多已发现的多行星系统排布紧密。这意味着质量与轨道要素上的宽泛参数范围可能动力学不稳定而被排除。我们以 Kepler-23 这一紧凑三行星系统为例进行案例研究,其中来自稳定性、凌星时刻变化(TTVs)和凌星时长的约束可直接比较。我们发现,在这一紧密排布系统中,稳定性可对天体的质量和轨道偏心率给出与当前最先进方法相当或更紧的上限。具体而言,稳定性对行星 、 和 的轨道偏心率给出的 68% 上限分别为 0.09、0.04 和 0.05。这些约束对应于径向速度信号 cm/s,明显严于凌星时长给出的约束,并与 TTVs 相当。稳定性还对行星 、 和 的质量给出 68% 上限,分别为 2.2、16.1 和 5.8 ,对于内侧和外侧行星而言与 TTV 约束具有竞争力。进行此类稳定性约束表征在 N 体积分下计算代价高昂。我们表明,SPOCK(行星轨道构型稳定性分类器,Stability of Planetary Orbital Configurations Klassifier)能够以超过 4000 倍的速度忠实近似 N 体结果。我们认为,此类紧凑系统的稳定性约束表征是一个具有挑战性的“大海捞针”问题(在我们所采用的先验下,每有一个稳定构型需剔除 2500 个不稳定构型),并为此类稳定性分析提供若干实用建议。
引用
@article{arxiv.2009.11831,
title = {Stability Constrained Characterization of Multiplanet Systems},
author = {Daniel Tamayo and Christian Gilbertson and Daniel Foreman-Mackey},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.11831},
year = {2020}
}
备注
Responded to minor referee comments. Repository with notebooks to reproduce figures / for analysis of new systems at https://github.com/dtamayo/Stability-Priors